隧道喷射混凝土初支平整度控制

隧道喷射混凝土初支平整度控制

李,坤

中建铁路投资建设集团有限公司  四川  626002

摘要：隧道施工过程中，初支起到支撑开挖临空面、对冲围岩应力、稳定围岩变形等很关键的作用。初支喷射混凝土平整度直接影响到隧道实体质量检测结果。初支喷射混凝土表面平整度达不到要求，表面存在局部凸起或凹陷，在防水板及二衬施工施做后，实体检测时极易存在二衬背后空洞，造成实体质量不合格，轻则二衬背后注浆，重则返工重做，缺陷修补或者返工重做代价相当大。本单位结合新都桥隧道施工的工程实例，通过调查、研究、改进等步骤，取得了成效，可为今后隧道喷射混凝土初支平整度控制提供参考。

关键词：隧道   喷射混凝土   平整度   控制

一、工程概况

新都桥隧道位于四川盆地与青藏高原过渡的西南缘。隧道全长2459.108m，以Ⅳ、Ⅴ级围岩为主。Ⅳ级围岩1880m，Ⅴ级围岩548m，明洞及洞门31.108m。隧道洞身穿越地层主要为板岩夹石英砂岩，隧道最大涌水总量为4310m3/d，主要不良地质可能含有害气体、洞口危岩、风吹雪、冻害、涎流冰。

二、初支平整差的原因分析

（1）原材料质量不稳定

本项目所处西南高原地区，区段以G318国道为主要物料运输通道，受雨雪等自然灾害及旅游旺季交通影响，交通运输受到极大限制。现采用相邻标段自建的砂石料场，石料的含泥量、石粉含量超标，需要对石料采用洗石机进行水洗，以满足要求。水洗后的骨料的含水率变动大，原先测定的配合比已不适用，速凝剂质量不太稳定，所拌制的喷射混凝土附着力减少，回弹量增大，导致初支表面平整度差。

（2）操作人员责任心不强

喷射混凝土操作手现场未严格进行分层喷射，导致拱顶部位混凝土掉块严重，初喷面凹凸不平，需进行复喷，复喷可能导致个别位置鼓包，对喷射鼓包处也未及时铲除，从而导致喷射混凝土整体平整度差。此外由于喷射混凝土操作手技术水平高低相差较大、人员流动性大，技术员对个别操作人员培训教育不到位，致使操作人员对合格标准了解不清楚，造成洞身喷射混凝土平整度差。

（3）检查验收不到位

现场质检由技术员兼任，由于技术员工作繁忙，致使检查验收不到位，前期初支平整度差未得到整改，致使喷射混凝土操作手降低合格标准，最终导致初支表面平整度差问题出现。

三、控制措施

1、施工配合比控制

（1）混凝土原材控制

严格控制原材料的质量，采用5~10mm单粒级碎石，最大粒径不大于16mm，含泥量≤1.0%，泥块含量≤0.2%；机制砂细度模数控制在2.8-3.1之间，石粉含量不大于7.0%， 泥块含量≤0.5%；进场时检测速凝剂与水泥的相容性，通过不同掺量的混凝土试验选择最佳掺量，使用前应做速凝剂效果试验，保证喷射混凝土初凝时间不大于5min，终凝时间不大于10min。

（2）混凝土配合比优化

在改进湿喷工艺的基础上，使用降低水胶比、降低砂率优化喷射混凝土配比，改善喷射混凝土性能；混凝土配合比中加入超微粉，增加了喷射混凝土的粘结性，减小回弹率，提高了喷射混凝土的施工工效和射流密实性能。

优化前喷射混凝土配合比

优化后喷射混凝土配合比

2、施工工艺优化

（1）喷射作业

喷射混凝土作业采用分段、分片、分层依次进行，喷射顺序应自下而上；

①第一次喷射

大型湿喷机对上台阶两侧边墙起拱线以下2.2m高度一次喷射成型；起拱线以上至拱顶部位第一次喷射8-10cm，以不掉块为基准。起拱线以下采用刮平板进行刮平。

②第二次喷射

拱部、拱顶起拱线以上部分第二次喷射8-12cm；喷射厚度与拱架齐平位置，采用刮平板沿钢架面整体刮平。

③刮平板刮平

在混凝土初期前，利用湿喷机喷嘴上部刮板，沿钢架面进行环向刮平；控制好刮平时间，必须在终凝前完成。

④复喷至设计厚度

后续利用小型车载人工湿喷机进行面层找平复喷3cm至设计厚度；喷射压力小于大型湿喷机，降低回弹掉块风险。

（2）施工参数的选定 

①喷射速度

喷料均匀，必须确保风压稳定。起始风压要达到0.5MPa后，才能开始操作，并据喷嘴出料情况调整风压。一般工作风压：边墙0.3～0.5MPa，拱部0.4～0.6MPa。 

②喷嘴与受喷面间的角度和距离

喷射角度尽可能接近 90°，以使获得最大压实和最小回弹；喷嘴与受喷面间距宜为 1.5～2 m；喷嘴连续、缓慢作横向环行移动，一圈压半圈，喷射手所画的环形圈，横向 40～60 cm，高 15～20 cm。

3、工装设备

为提高初支平整度质量，采用大型自动化湿喷机械手（GHP3017E工程混凝土湿喷台车）与小型湿喷机（GHP20G-II车载混凝土湿喷机）相结合的喷锚方式，大型自动化湿喷机械手施工速度快强度高，可迅速达到支护效果，节省工序时间，对于喷射混凝土凹凸不平位置采用刮平板刮平，保证初支面基本平顺；小型湿喷机施工角度灵活且风力较小，适合查缺补漏修补整形，施工平整度较好，最终达到外美内实的支护效果。

喷射混凝土整平装置主要由刮平板及连接套管组成；通过连接套管将装置固定在湿喷机喷嘴位置，操控机械臂使刮板与喷砼面接触；通过摆臂将不平整的喷砼铲出，再用喷锚料均匀喷扫刮铲后的受喷面，确保整个初支面的平整。刮平板的优点：装置便携、易安装；采用套筒连接，不易破坏混凝土面；安装在机械臂上，解除施工高度限制；体积小，实现弧形部位平整度易控。

4、管理措施

为控制初支平整度达标，建立工区—架子队—施工作业班组的三级管理制度，制定了相关考核管理办法及实施细则，做到考核有标准，奖罚有依据，按照6-3-3质量提升管理模式，进行周检查、月评比，切实做到初支平整度考核有依据、能落地。

6-喷射混凝土6大关键控制要素；

3-每三个循环进行一次平整度靠尺检查，当存在不合格区段，将停止掌子面施工。

3-每三周进行一次全隧道质量达标评级管理，进行综合评价，评价指标按喷射时间、回弹量、平整度、喷射厚度、背后脱空情况五项指标，进行综合评分、星级管理，对评分和星级较高的喷射手和班组进行现金奖励。

四、结语

新都桥隧道进口喷射混凝土施工，对施工工艺和机械设备进行优化，采用大型湿喷机械手、小型湿喷机和刮平板互相配合，切实提高初支平整度的质量，减少了后期二衬施工的质量隐患，同时也加快了施工进度，确保了安全质量及工期。